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內容簡介
本書介紹各種馬達的構造、原理與相關數學式、使用方式,從抽象原理到實際構造都以清晰圖解呈現,讓讀者輕鬆認識馬達。打好電機基礎,就職於工業、科技產業,無往不利!
本書重點
工業社會需要馬達!
文明生活依靠馬達!
工科基礎,電機核心
科大必學、征服製造業、工業與科技業!
馬達運用「看不見的」電流與磁力旋轉,
只有圖解漫畫能清楚解析!
非電機系學生也看得懂!
漫畫劇情引人入勝!
圖解原理清楚好懂!
掌握原理,數學公式融會貫通
讀懂本書,總有一天會實際設計馬達!
認識馬達原理、構造、使用方式、各種類馬達!
掌握基礎,研發新產品,跨產業運用!
工科學生必學!
什麼是直流電馬達、無刷馬達、感應馬達、同步馬達?
轉矩、轉矩常數、電動勢常數是什麼?
弗萊明左手定則的數學式怎麼算?與直流馬達有何關係?
交流電與旋轉磁場有何關係?
目錄
前言
序曲 聽我說嘛!馬達厲害的地方!
第1章 各種馬達
1.1 馬達使用在什麼地方?
1.2 常見的馬達
1.3 馬達的進化
補充
● 21世紀的馬達
●馬達的分類
第2章 什麼是馬達?
2.1 什麼是馬達?
2.2 馬達的構造
2.3 馬達回轉的原理
2.4 發電機&馬達
2.5 轉矩是什麼?
補充
●什麼是磁場?
●馬達為什麼會回轉?
●轉矩的計算
第3章 直流馬達
3.1 直流馬達的原理
3.2 直流馬達的構造
3.3 直流馬達的旋轉能夠改變
補充
● 直流馬達為什麼會回轉?
● 轉矩常數&電動勢常數
● 直流馬達的等效電路&控制方法
第4章 無刷馬達
4.1 什麼是電刷?
4.2 無刷馬達的原理
4.3 無刷馬達的構造
補充
● 電刷的功用
● 無刷馬達為什麼會旋轉?
● 一個開關切換電刷
● 無刷馬達的感測器
column 無刷馬達的名稱
第5章 同步馬達
5.1 交流電
5.2 回轉磁場
5.3 同步電壓的原理
補充
● 什麼是交流電?
● 交流電&旋轉磁場
● 同步馬達為什麼會旋轉?
● 同步馬達的構造
column 電感
第6章 感應馬達
6.1 感應馬達的原理
6.2 感應馬達的構造
6.3 感應馬達的特性
補充
● 感應馬達為什麼會旋轉?
● 感應馬達的構成
● 感應馬達的性能
column 阻抗
附錄 其他的馬達
●步進馬達(Stepper Motor)
●SR馬達
●線性馬達
索引
試閱
二十一世紀的馬達
人類文明的發達,來自於能源利用技術的進步,例如:生火以使用熱能、發明車輪搬運重物等。到了近代,人們還發明蒸汽機,利用蒸汽的力量,引發工業革命。
後來,更發明發電機,讓各種自然能源(石油、煤、水力等)轉換成電能。現今,我們的生活處處依靠電能,而且有一半以上的電能(電力)都用於驅動馬達。
1960 年代,日本有三種家電被稱為「家庭神器」。這三個神器分別是各個家庭都非常想要的洗衣機、電冰箱以及黑白電視機,其中兩個神器需要使用馬達。亦即,家裡有兩台馬達,即能擁有便利的生活。後來,電風扇、磁帶錄音機的出現,使家中的馬達數量逐漸增加。今日,家中的馬達已經多到難以掌握,人們處處依靠馬達,卻不曉得馬達到底位在哪些機器中。明明家裡、公司與街上到處都是馬達,我們卻不曉得,為什麼呢?因為多數的馬達都安裝在機器內部。某些家電產品可由外觀看出馬達的存在,例如電風扇、洗衣機。但手機的震動裝置內部也有直徑約2mm的超小型馬達,可擺盪擺鎚使手機震動。也就是說,現代人隨身攜帶著馬達。交通工具已逐步由引擎驅動的時代,邁入馬達驅動的時代。別說是電車、電動車,最近連船也換成馬達驅動。而引擎汽車的內部,使用了超過一百台的馬達,街上也有很多東西都使用馬達驅動,例如電扶梯、電梯等。
供給大樓住戶自來水的幫浦也使用馬達,停電時,大樓沒辦法供給自來水,是因為馬達沒辦法運轉。
馬達充滿我們的生活,其實是最近的事。邁入二十一世紀前,馬達出現了巨大的變化:高性能釹磁鐵的發明、電腦的進步、控制電流半導體(IGBT)的發明。
釹磁鐵是由釹、鐵、硼(Nd-Fe-B)做成的磁鐵,磁力比以前的主流「鐵氧體磁鐵」強十倍。由於釹磁鐵,馬達越做越小,更易於組裝到機器內部。大家應該都曉得,個人電腦(PC)的出現帶動了電腦界的快速發展,同時也帶動馬達控制技術的進步。IGBT 1和電腦的結合,促成電子電力學的技術進步,讓我們能夠自由控制馬達的旋轉。
旋轉馬達需要電流。發明馬達的十八世紀,電源只有來自電池的直流電,因此當時所有的馬達都是直流馬達。後來,交流發電機問世,逐漸出現交流馬達,因此馬達可依電源,分成直流馬達和交流馬達。馬達的分類
本書介紹的馬達有四種:直流馬達、無刷馬達、同步馬達、感應馬達。
有一類直流馬達用線圈(Coil)代替磁鐵,將線圈當作電磁鐵。同步馬達也有不使用磁鐵的線圈式同步馬達,此外,還有轉子不含磁鐵與線圈的同步磁阻馬達(Synchronous Reluctance Motor)。某些感應馬達也有線圈式轉子。另外,還有旋轉原理和構造皆不同的步進馬達(Stepper Motor)、線性馬達等。馬達的種類真的非常多。常見的馬達分類方式可依電源的種類區分,但是,最近許多馬達不直接接電源,而是和驅動迴路共用,而且越來越多馬達沒有驅動迴路就沒辦法旋轉。不論電源是直流電還是交流電,驅動迴路都能轉換成馬達所需的電源,此處以電車為例,來說明驅動迴路的功能吧,請看圖1.1。電車由上方的架空電線供給直流電,其中一條電源線接在鐵軌上。直流電經由集電弓流入電車,有些電車不轉換而直接使用,但最近許多電車會利用驅動迴路,將直流電轉換成交流電,以交流馬達驅動的電車現已越來越多。依電源分類的方式,不是根據流入電源來分類,而是根據驅動馬達的電源。本書將介紹我們身邊輸出功率較小,用途廣泛的馬達,並簡要介紹馬達的原理與構造。
人類文明的發達,來自於能源利用技術的進步,例如:生火以使用熱能、發明車輪搬運重物等。到了近代,人們還發明蒸汽機,利用蒸汽的力量,引發工業革命。
後來,更發明發電機,讓各種自然能源(石油、煤、水力等)轉換成電能。現今,我們的生活處處依靠電能,而且有一半以上的電能(電力)都用於驅動馬達。
1960 年代,日本有三種家電被稱為「家庭神器」。這三個神器分別是各個家庭都非常想要的洗衣機、電冰箱以及黑白電視機,其中兩個神器需要使用馬達。亦即,家裡有兩台馬達,即能擁有便利的生活。後來,電風扇、磁帶錄音機的出現,使家中的馬達數量逐漸增加。今日,家中的馬達已經多到難以掌握,人們處處依靠馬達,卻不曉得馬達到底位在哪些機器中。明明家裡、公司與街上到處都是馬達,我們卻不曉得,為什麼呢?因為多數的馬達都安裝在機器內部。某些家電產品可由外觀看出馬達的存在,例如電風扇、洗衣機。但手機的震動裝置內部也有直徑約2mm的超小型馬達,可擺盪擺鎚使手機震動。也就是說,現代人隨身攜帶著馬達。交通工具已逐步由引擎驅動的時代,邁入馬達驅動的時代。別說是電車、電動車,最近連船也換成馬達驅動。而引擎汽車的內部,使用了超過一百台的馬達,街上也有很多東西都使用馬達驅動,例如電扶梯、電梯等。
供給大樓住戶自來水的幫浦也使用馬達,停電時,大樓沒辦法供給自來水,是因為馬達沒辦法運轉。
馬達充滿我們的生活,其實是最近的事。邁入二十一世紀前,馬達出現了巨大的變化:高性能釹磁鐵的發明、電腦的進步、控制電流半導體(IGBT)的發明。
釹磁鐵是由釹、鐵、硼(Nd-Fe-B)做成的磁鐵,磁力比以前的主流「鐵氧體磁鐵」強十倍。由於釹磁鐵,馬達越做越小,更易於組裝到機器內部。大家應該都曉得,個人電腦(PC)的出現帶動了電腦界的快速發展,同時也帶動馬達控制技術的進步。IGBT 1和電腦的結合,促成電子電力學的技術進步,讓我們能夠自由控制馬達的旋轉。
旋轉馬達需要電流。發明馬達的十八世紀,電源只有來自電池的直流電,因此當時所有的馬達都是直流馬達。後來,交流發電機問世,逐漸出現交流馬達,因此馬達可依電源,分成直流馬達和交流馬達。馬達的分類
本書介紹的馬達有四種:直流馬達、無刷馬達、同步馬達、感應馬達。
有一類直流馬達用線圈(Coil)代替磁鐵,將線圈當作電磁鐵。同步馬達也有不使用磁鐵的線圈式同步馬達,此外,還有轉子不含磁鐵與線圈的同步磁阻馬達(Synchronous Reluctance Motor)。某些感應馬達也有線圈式轉子。另外,還有旋轉原理和構造皆不同的步進馬達(Stepper Motor)、線性馬達等。馬達的種類真的非常多。常見的馬達分類方式可依電源的種類區分,但是,最近許多馬達不直接接電源,而是和驅動迴路共用,而且越來越多馬達沒有驅動迴路就沒辦法旋轉。不論電源是直流電還是交流電,驅動迴路都能轉換成馬達所需的電源,此處以電車為例,來說明驅動迴路的功能吧,請看圖1.1。電車由上方的架空電線供給直流電,其中一條電源線接在鐵軌上。直流電經由集電弓流入電車,有些電車不轉換而直接使用,但最近許多電車會利用驅動迴路,將直流電轉換成交流電,以交流馬達驅動的電車現已越來越多。依電源分類的方式,不是根據流入電源來分類,而是根據驅動馬達的電源。本書將介紹我們身邊輸出功率較小,用途廣泛的馬達,並簡要介紹馬達的原理與構造。
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